Li2CO3可用于制備鋰電池的正極材料LiCoO2，以某鋰云母礦石（主要成分為L(zhǎng)i2O，還有Al2O3、Fe2O3、MnO、MgF2等雜質(zhì)）制備Li2CO3。
已知：
①Ksp[Fe（OH）3]=4.0×10 -38、Ksp[Mn（OH）2]=2×10-13、Ksp[Mg（OH）2]=1.2×10-11、Ksp[Al（OH）3]=1.0×10 -33
②Co3O4、CoO均難溶于水。Co3O4難溶于酸，CoO能溶于酸中。
③當(dāng)溶液中的離子濃度小于10-5mol/L時(shí)，已完全沉淀。
④部分物質(zhì)的溶解度曲線如圖2所示。
利用鋰云母礦石制備Li2CO3步驟如下：
（1）酸浸。
向鋰云母礦石中加入30%硫酸，加熱至90℃，裝置如圖1所示。燒杯中試劑的作用是 吸收HF，防止污染空氣吸收HF，防止污染空氣。
（2）調(diào)pH。
向酸浸后的溶液中加入NaOH溶液，調(diào)節(jié)pH約為6，過(guò)濾。再向?yàn)V液中繼續(xù)滴加氫氧化鈉溶液調(diào)pH＞13，過(guò)濾，此時(shí)的濾渣主要成分為 Mg（OH）2、Mn（OH）2Mg（OH）2、Mn（OH）2。分兩次調(diào)節(jié)pH的主要原因是 防止鋁元素轉(zhuǎn)化為AlO-2，無(wú)法去除防止鋁元素轉(zhuǎn)化為AlO-2，無(wú)法去除。
（3）沉鋰。
將已經(jīng)除雜的溶液蒸發(fā)濃縮，向濃縮后的濾液中加入稍過(guò)量飽和Na2CO3溶液，加熱煮沸，趁熱過(guò)濾，將濾渣洗滌烘干，得Li2CO3固體。濃縮液中離子濃度過(guò)大將在產(chǎn)品中引入雜質(zhì) Na2SO4Na2SO4（填化學(xué)式）。
（4）Li2CO3和Co3O4混合后，在空氣中高溫加熱可以制備鋰電池的正極材料LiCoO2，寫(xiě)出反應(yīng)方程式：6Li2CO3+4Co3O4+O2 高溫 12LiCoO2+6CO26Li2CO3+4Co3O4+O2 高溫 12LiCoO2+6CO2。
（5）Co3O4可由CoCO3熱分解制備。CoCO3在有氧和無(wú)氧環(huán)境下的所得Co3O4和CoO的百分含量與溫度關(guān)系如7圖3所示。請(qǐng)補(bǔ)充完整由CoCO3制備較純凈的Co3O4實(shí)驗(yàn)方案，取一定質(zhì)量的CoCO3于熱解裝置中，在空氣中加熱固體（加熱時(shí)鼓入氧氣），溫度在900～1000°C保持一段時(shí)間，取出固體，冷卻；向固體中邊攪拌、邊加入1mol/LH2SO4至固體不再減少，過(guò)濾，用蒸餾水洗滌濾渣至最后一次洗滌液加BaCl2溶液無(wú)明顯現(xiàn)象在空氣中加熱固體（加熱時(shí)鼓入氧氣），溫度在900～1000°C保持一段時(shí)間，取出固體，冷卻；向固體中邊攪拌、邊加入1mol/LH2SO4至固體不再減少，過(guò)濾，用蒸餾水洗滌濾渣至最后一次洗滌液加BaCl2溶液無(wú)明顯現(xiàn)象，干燥。（須使用的試劑和儀器有：1mol/LH2SO4，蒸餾水，BaCl2溶液）
A
l
O
-
2
A
l
O
-
2
高溫
高溫
【考點(diǎn)】制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)．
【答案】吸收HF，防止污染空氣；Mg（OH）2、Mn（OH）2；防止鋁元素轉(zhuǎn)化為，無(wú)法去除；Na2SO4；6Li2CO3+4Co3O4+O2 12LiCoO2+6CO2；在空氣中加熱固體（加熱時(shí)鼓入氧氣），溫度在900～1000°C保持一段時(shí)間，取出固體，冷卻；向固體中邊攪拌、邊加入1mol/LH2SO4至固體不再減少，過(guò)濾，用蒸餾水洗滌濾渣至最后一次洗滌液加BaCl2溶液無(wú)明顯現(xiàn)象
A
l
O
-
2
高溫
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：90引用：6難度：0.3
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1．硫鐵礦燒渣是硫鐵礦生產(chǎn)硫酸過(guò)程中產(chǎn)生的工業(yè)廢渣（主要含F(xiàn)e2O3及少量SiO2、Al2O3等雜質(zhì)）．用該燒渣制取藥用輔料--紅氧化鐵的工藝流程如下：
（1）在“還原焙燒”中產(chǎn)生的有毒氣體可能有．
（2）“酸浸”時(shí)間一般不超過(guò)20min,若在空氣中酸浸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，溶液中Fe2+含量將下降，其原因是（用離子方程式表示）．
（3）根據(jù)下表數(shù)據(jù)：
在“除雜”步驟中，為除去Fe3+和Al3+，溶液的pH最大值應(yīng)小于氫氧化物 Al（OH）3 Fe（OH）3 Fe（OH）2 開(kāi)始沉淀的pH 3.10 2.01 7.11 完全沉淀的pH 4.77 3.68 9.61 ，檢驗(yàn)
Fe3+已經(jīng)除盡的試劑是．
（4）“中和合成”的目的是將溶液中Fe2+轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓醽嗚F沉淀，則操作B是．
（5）煅燒A的反應(yīng)方程式是．
（6）a g燒渣經(jīng)過(guò)上述工藝可得紅氧化鐵b g.藥典標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，制得的紅氧化鐵中含氧化鐵不得少于98.0%，則所選用的燒渣中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)不低于（用含a、b的表達(dá)式表示）．發(fā)布：2025/1/19 8:0:1組卷：5引用：1難度：0.5 -
2．硫鐵礦燒渣是硫鐵礦生產(chǎn)硫酸過(guò)程中產(chǎn)生的工業(yè)廢渣（主要含F(xiàn)e2O3及少量SiO2、Al2O3、CaO、MgO等雜質(zhì)）．用該燒渣制取藥用輔料--紅氧化鐵的工藝流程如圖：
（1）在“還原焙燒”中產(chǎn)生的有毒氣體可能有．
（2）“酸浸”時(shí)間一般不超過(guò)20min,若在空氣中酸浸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，溶液中Fe2+含量將下降，其原因是（用離子方程式表示）．
（3）根據(jù)下表數(shù)據(jù)：
在“除雜”步驟中，為除去Fe3+和Al3+，溶液的pH最大值應(yīng)小于氫氧化物 Al（OH）3 Mg（OH）2 Fe（OH）3 Fe（OH）2 開(kāi)始沉淀的pH 3.10 8.54 2.01 7.11 完全沉淀的pH 4.77 11.04 3.68 9.61 ，檢驗(yàn)Fe3+已經(jīng)除盡的試劑是；當(dāng)pH=5時(shí)，溶液中c（Al3+）=mol?L-1（已知常溫下Ksp[Al（OH）3]=2.0×10-33）．
（4）“中和合成”的目的是將溶液中Fe2+轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓醽嗚F沉淀，則A的操作是．
（5）a g燒渣經(jīng)過(guò)上述工藝可得紅氧化鐵b g.藥典標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，制得的紅氧化鐵中含氧化鐵不得少于98.0%，則所選用的燒渣中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)不低于（用含a、b的表達(dá)式表示）．發(fā)布：2025/1/19 8:0:1組卷：114引用：4難度：0.5 -
3．硫鐵礦燒渣是硫鐵礦生產(chǎn)硫酸過(guò)程中產(chǎn)生的工業(yè)廢渣（主要含F(xiàn)e2O3及少量SiO2、Al2O3、CaO、MgO等雜質(zhì)）．用該燒渣制取藥用輔料--紅氧化鐵的工藝流程如下：
（1）在“還原焙燒”中產(chǎn)生的有毒氣體可能有．
（2）“酸浸”時(shí)間一般不超過(guò)20min,若在空氣中酸浸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，溶液中Fe2+含量將下降，其原因是（用離子方程式表示）．
（3）根據(jù)下表數(shù)據(jù)：
在“除雜”步驟中，為除去Fe3+和Al3+，溶液的pH最大值應(yīng)小于氫氧化物 Al（OH）3 Mg（OH）2 Fe（OH）3 Fe（OH）2 開(kāi)始沉淀的pH 3.10 8.54 2.01 7.11 完全沉淀的pH 4.77 11.04 3.68 9.61 ，常溫下，當(dāng)pH=5時(shí)，溶液中c（Al3+）=mol?L-1（已知常溫下Ksp[Al（OH）3]═2.0×10-33）．
（4）“中和合成”的目的是將溶液中Fe2+轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓醽嗚F沉淀，則A的操作是．發(fā)布：2025/1/19 8:0:1組卷：12引用：1難度：0.5